Экономика энергетики

УДК:
 
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ В МИНИ 
ГРАДИРНЯХ
 
 
к.т.н. Лаптева Е.А.
1
, Столярова Е.Ю.
1
1 
Казанский Государственный Энергетический Университет
Аннотация.
В статье рассмотрена система оборотого водоснабжения на 
нефтехимическом предприятии. Такой системой охлаждения
являются 
градирни. Рассмотрена и разработана мини градирня с регулярной 
массообменной насадкой «Инжехим». Представлена схема разработанной мини 
градирни. 
Ключевые слова.
Мини градирни, оборотная вода, тепломассообмен, 
насадка, противоток, эффективность.
Градирни применяют
в системах оборотного водоснабжения, где 
необходимо глубокое устойчивое охлаждение воды при высоких удельных 
гидравлических и тепловых нагрузках. Наиболее важный узел градирни 
– 
это 
насадка
(
блоки оросителя). Тепло и массообменные свойства оросителя, наряду 
с аэродинамическими определяют, в основном, эффективность градирни, т.е. 
влияют на выбор необходимого размера новой градирни или оценку 
возможностей теплосъема существующей градирни. Для оросителей 
используются различные материалы: дерево, цемент, пластмасса. Последнее 
время все большее распространение находят сетчатые и гофрированные насадки, 
выполненные в виде перфорированных или гофрированных полиэтиленовых 
труб, и укладываемых упорядоченно, либо в навал. Попытки реализовать 
большую производительность в малом объеме путем увеличения удельной 
поверхности до 500
-
700 м
2
/м
3
привели к созданию ячеистых (<10 мм) или 
щелевых (2 
- 
4 мм) контактных устройств с весьма малыми размерами ячеек для 
прохода воды и воздуха. Такие насадки быстро засоряются, а при больших 
гидравлических нагрузках и как правило плохой смачиваемости пластических 

---

177 
материалов значительная часть поверхности такого блока насадки не орошается 
водой, т.е. не используется по назначению [1].Таким образом, охлаждающую 
способность блока насадки можно повысить нанесением искусственной 
шероховатости на 10
-
20%, устройством разрывов по высоте на 25
-30%, 
устройством волн в зависимости от их размеров, направления и формы в 1,5
-2 
раза, подбором оптимального числа гофр более чем в два раза. Кроме того, 
рациональное расположение ярусов насадки по высоте с разрывами может 
снизить расход материала на 25
-
30% и уменьшить аэродинамическое 
сопротивление на 20
-30% [2]. 
Разработана конструкция мини градирни с комбинированными 
контактными устройствами (насадками) 
Рисунок 15 - Мини градирня с насадками 1 – хаотичная насадка с высотой слоя Н
2
 = 0,25 
Н
1
; 2 – 
регулярная насадка; 3 – вентилятор; 4 – сопла для подачи воды; 5 – бассейн для 
сбора воды; 6 – сетчатый каплеуловитель; 7 – коллектор для подачи воды; 8 – коллектор 
для выхода охлажденной воды; 9 – опорная решетка для насадки; 10 – воздуходувные окна. 
Устройство представляет собой цилиндрический аппарат, заполненный 
хаотичными и регулярными насадками, причем высота хаотичной насадки 
меньше и
составляет 25% от регулярной [5]. В нижней части расположены 
бассейн для сбора воды, коллектор для выхода охлажденной воды и 
воздуходувные кона. Регулярные насадки расположены на опорной решетке, а 
хаотичные насадки 
– 
на регулярных насадках. В верхней части мини
-
градирни 
расположены вентилятор, коллектор с соплами для подачи воды и сетчатый 
каплеуловитель.
Устройство работает следующим образом. Сверху колонны, проходя через 
коллектор 7 для подачи воды через распределительное устройство в виде сопла 
4, поступает жидкость, которую необходимо охладить. Вода самотеком 

---

178 
проходит последовательно через слой хаотичной 1 и регулярной 2 насадки, 
таким образом, увеличивается поверхность контакта фаз «жидкость
-
газ». 
Сетчатый каплеуловитель 6 препятствует потерям жидкости с каплеуносом. 
Вентилятор 3 создает восходящий поток воздуха, поступаемого в аппарат через 
воздуходувные окна 10, взаимодействуя с жидкостью в противотоке, происходит 
процесс тепло 
- 
массообмена. Режим течения пленки жидкости волновой, а 
воздуха 
– 
турбулентный. Так как геометрические параметры элементов 
хаотичной насадки 1 превышают размеры (геометрические параметры) каналов 
регулярной 2, установка дополнительных опорных решеток между слоями 
насадок не является обязательной. Под регулярной насадкой 2 же опорная 
решетка 9 установлена. Охлажденная вода поступает в бассейн 5 для сбора воды, 
уже оттуда по коллектору для выхода охлажденной воды 8 направляется на 
дальнейшие нужды предприятия. [3,4]
Рисунок 16 - Вид регулярной насадки 
Регулярная насадка для тепло
- 
массообменных аппаратов состоит из 
пакетов, набранных из гофрированных листов 1 и установленных один над 
другим слоями, отличающаяся тем, что центральный пакет выполнен в виде 
цилиндра 2, а остальные 
- 
размещены в виде долей коаксиальных цилиндров 3, 
при этом гофры листов расположены под углом к горизонту, а в смежных листах 
пакеты выполнены перекрестно [7].
Выводы.
В результате можно сделать выводы, что рассмотренная 
конструкция регулярной насадки обеспечивает высокую эффективность 
охлаждения оборотной воды и может применяться в мини градирнях. 
Окончательный выбор режимных и конструктивных характеристик мини 
градирни должен выполняться после технико
-
экономического анализа.
Работа выполнена в рамках базовой части государственного задания в 
сфере научной деятельности (№13.6384.2017/БЧ).
Источники: 
1.
Пушнов А.С., Компоновка оросителя градирни с учетом 
неравномерности поля скоростей воздушного потока // А.С. Пушнов, 
А.С. Рябушенко // Теплоэнергетика. 2016, №7. С. 74
-79; 

---

179 
2.
Федяев В.Л. Эффективность оросительных градирен // В.Л. Федяев, 
Е.М. Власов, Р.Ф. Гайнуллин // Вестник Международной академии 
холода. 2012, №4. С. 35
-39; 
3.
Пушнов А.С., Рябушенко А.С. Компоновка оросителя градирни с 
учетом неравномерности поля скоростей воздушного потока
// 
Теплоэнергетика. №7. 2016. С. 74
-79; 
4.
Гринев А.В., Новикова О.В., Лозовский С.В.
Повышение 
эффективности нормирования потребления энергоресурсов на 
промышленных предприятиях
. 
Научно
-
технические ведомости Санкт
-
Петербургского государственного политехнического университета. 
Экономические науки
. 2013. 
№
5 (180)
. С. 54
-59. 
5.
Лаптев А.Г., Ведьгаева И.А. Устройство и расчет промышленных 
градирен: Монография. Казань: кгэу, 2004.
– 
180 с.;
6.
Лаптева Е.А., Лаптев А.Г. Модели и расчет эффективности охлаждения 
газов и жидкостей в пенных и пленочных аппаратах
// 
Теор. основы хим. 
технологии. 2016. Т. 50.
№
4
. С. 432
-441.; 
7.
Новикова О.В., Толстова Л.В. Совершенствование производственной 
деятельности ТЭЦ
. 
Неделя науки СПбПУ
материалы научной 
конференции с международным участием. Санкт
-
Петербургский 
политехнический университет Петра Великого. 2016. С. 299
-301; 
8.
Лаптев А. Г., Лаптева Е. А. Математические модели и расчет 
коэффициентов тепло
- 
и массоотдачи в насадках вентиляторных 
градирен// Инж.
- 
физ. жур. 2017. Т. 90, № 3 (май
–
июнь). С.678
-685. 
УДК: 620.92